中国科学院大学光电学院孟祥悦教授课题组最新Angew：无铅钙钛矿用于高分辨率近红外成像

钙钛矿太阳能电池 · 公众号 · · 2024-11-13 23:02

正文

近红外（ NIR ）图像传感器因其在安防检测、远程感知和医学成像等领域的广泛应用而备受关注，主要得益于近红外光在穿透烟雾、生物组织和塑料等介质方面优于可见光和紫外光的穿透能力。钙钛矿材料因其低成本、可调节带隙、高吸收系数及优异的光电性能，被视为理想的 NIR 图像传感器材料。然而，传统的铅基钙钛矿材料因毒性和结构不稳定性限制了其在高分辨率成像中的应用。通过将铅替换为无毒的锡（ Sn ），不仅可以消除铅的毒性，还能拓展材料对 NIR 区域的响应。然而，基于无铅钙钛矿的高分辨率 NIR 成像阵列尚未得到实现，主要由于多晶无铅钙钛矿薄膜结构完整性不足，导致缺陷和晶界较多，限制了器件在暗电流和弱光响应方面的性能。

近日， 中国科学院大学光电学院孟祥悦教授课题组 成功通过简便的旋涂工艺制备了一种无毒的准单晶锡基钙钛矿薄膜，展现出高结构完整性和有效的 NIR 响应。通过一系列原位表征，研究揭示了准单晶薄膜的有序生长模式，显著减少了晶体陷阱和晶界。基于此薄膜制成的自供电 NIR 光电探测器在 780 至 890 nm 的波段内表现出超过 10¹³ Jones 的探测灵敏度。此外， 64×64 像素的 NIR 成像阵列凭借其高结构完整性，实现了超弱 NIR 光（ 63 nW cm ⁻ ² ）条件下的实时成像、指纹成像以及隐形物识别。这一研究填补了无铅钙钛矿材料在高分辨率 NIR 成像领域的空白，为未来低毒、高性能光电传感器和成像器件的开发奠定了坚实基础。